一种提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置的制作方法

本实用新型属于3D打印技术领域，具体为一种提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置。

背景技术：

目前的LED显示屏光固化3D打印机，是利用LED点阵发光作为光固化的光源，先在液槽中盛满液态光敏树脂，利用分层软件对三维CAD 数字模型按照一定的厚度进行分层切片，然后存储在计算机中，由计算机通过LED光源控制曝光图形，每次曝光固化树脂液面一个层面，即通过一次曝光可以完成一层的制作，一层固化完毕后，成型工作台移动一个层厚的距离，分为上移（光源在下，成型工作台在上）或下移（光源在上，成型工作台在下）2种方式，移动后曝光固化新的一层，如此重复直至整个零件制造完毕。

LED显示屏光固化主要是通过LED显示屏上密布的LED小灯的亮和暗构成曝光图案进行固化成型的，受到LED灯大小及制作工艺的限制，LED显示屏一般的LED灯间距（以下简称像素间距）只能达到1.3mm左右，少数厂家经过特殊工艺，也只能实现0.6mm的像素间距。而光源像素间距大，导致制作产品的像素间距大（即分辨率低），成型精度低。

技术实现要素：

为解决上述3D打印成型中的不足，本实用新型提供一种提高LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置，主要通过光学优化改良，使每个LED光源的实际照射光斑尺寸缩小，并且结合XY二维移动平台的短程反复移动方式和图像拼接技术实现高精度的成型，可实现产品分辨率及精度达0.05mm。

具体的技术方案为：

一种提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置，包括LED显示屏、微透镜阵列、二维移动平台和液槽，所述微透镜阵列安装在LED显示屏上；所述微透镜阵列由若干微透镜组成，每个LED灯对应一个微透镜，所述微透镜的光斑缩小的倍率为2倍～100倍，所述液槽安装在二维移动平台上。

本实用新型采用以上技术方案，其优点在于，一种提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置，包括微透镜阵列，所述的微透镜阵列安装在LED显示屏上，每个LED灯对应一个微型透镜；依光学原理：平行于主光轴的入射光线经凸透镜后会发生汇聚，导致光斑尺寸缩小。

优选的，二维移动平台采用X轴和Y轴组合移动平台，所述二维移动平台设置在所述装置的底面、顶面或者侧面。

优选的，所述X轴和Y轴的移动行程为0.1mm～3mm。

本实用新型进一步采用以上技术特征，其优点在于，在LED显示屏光固化3D打印机基础上，增加XY轴2轴组合移动平台，2个轴相互垂直安装，并相互形成滑动副；所述二维移动平台设置在所述提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置的底面、顶面或者侧面。移动平台包括但不限定设定在底面，也可能设置在打印机顶面或侧面。该2轴组合移动平台中，每个轴的移动行程比较短，从0.1mm～3mm，并做短程反复移动。

本实用新型为了提升制品强度，采用以上技术特征，其优点在于，增加LED灯间距内的打印点阵数量，在每块分界处形成共同成型区域，分界处不易断接，一般是0.01～0.1mm的共同成型区域可促进每块的良好融合固化。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置，克服了LED显示屏光固化3D打印精度低的问题，实现了低成本、高精度的打印，同时还能提高制品本身的强度。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的微透镜阵列示意图。

图2是本实用新型一种实施例的微透镜示意图。

图3是微透镜光斑缩小的光学原理示意图。

图4是本实用新型的二维移动平台结构示意图。

图5是本实用新型的微透镜阵列光斑缩小前后对比图。

图6是实施例打印顺序方式1。

图7是实施例打印顺序方式2。

图8是实施例的最终整体的打印结果示意图。

图9是现有技术不做图像拼接的打印结果。

图10是实施例图像拼接的情况打印结果。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1

如图1所示，为微透镜阵列7示意图，图2是微透镜示意图，依光学原理：平行于主光轴的入射光线经凸透镜后会发生汇聚，导致光斑尺寸缩小。

如图3所示，一种提升LED显示屏光固化3D打印设备精度的装置，包括微透镜阵列7，所述的微透镜阵列7安装在LED显示屏2上，LED显示屏2下方有成型制品3，每个LED灯对应一个微透镜；所述的微透镜阵列是实现光斑尺寸缩小功能的多个透镜的组合。

如图4所示，还包括二维移动平台，LED显示屏光固化3D打印设备的液槽1安装在二维移动平台上；所述的二维移动平台包括水平安装的两个移动平台，即X轴向移动平台5、Y轴向移动平台4，两个移动平台相互垂直安装，并相互形成滑动副。

所述的微透镜阵列7的光斑缩小的倍率为2倍～100倍。

实施例2

依据微型透镜系统7光斑缩小的特性，给LED显示屏3D打印机的显示屏上配置微透镜阵列7，该微透镜阵列7使每个LED光源6的实际照射光斑尺寸缩小，从而为提升成型分辨率提供光源条件。光斑缩小的倍率，包括2倍～100倍中的不同倍率。本实施例为一个5倍的微透镜阵列，正常的一个LED光源6光斑，最终照射尺寸缩小5倍。如图5所示。

在LED显示屏光固化3D打印机基础上，增加XY二维移动平台，X轴向移动平台5、Y轴向移动平台4的组合移动平台，该移动平台包括但不限定设定在底面，也可能设置在打印机顶面或侧面。

该二轴组合移动平台的特征是：每个轴的移动行程比较短，从0.1mm～3mm，并做短程反复移动。

实施例3

每个LED灯的打印区域，具体的逐块打印顺序方式可采用以下2种方式中的一种：

如图6，方式1是打印好第一排后，从第2排第一个点位开始同向打印，完成第2排打印，以此类推。

如图7，方式2是打印好第一排后，就近从第2排最后一个点位开始反向打印，完成第2排打印，然后就近从第3排第一个点位开始打印，完成第3排打印，以此类推。

第1种方式，因为X轴向移动平台5、Y轴向移动平台4都是同向移动，定位精度相对高，但成型周期相对长；第2种方式，因为X轴向移动平台5、Y轴向移动平台4都是双向移动，定位精度相对低，但成型周期相对短。

如图8所示，每个LED灯的逐块打印区域打印完毕后，制品整体打印完成。

按上述逐块打印方式，如图9，不做图像拼接的情况，每块分界处，树脂存在不能完全融合固化的可能性，分界处易断接，导致制品强度下降。如图10，本实施例增加LED灯间距内的打印点阵数量，在每块分界处形成共同成型区域，分界处不易断接，一般是0.01～0.1mm的间距内可促进每块的良好融合固化。这种图像拼接技术实施的同时，又进一步提升了制品的分辨率精度。

例如假设LED灯间距为1.2mm，照射面积做5倍的缩小，即照射光斑大小为0.24mm，如果设定按正常的5X5点阵打印，那么制品强度会下降，而如果改进设定为6X6的点阵打印，每个点阵的长及宽就是0.2mm，在每块分界处形成0.02的共同成型区域，促进每块的良好融合固化。